Способ определения величины критической энергии тяжелой заряженной частицы

Способ определения величины критической энергии тяжелой заряженной частицы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских ">822646

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик

Ф

/i= (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.12.79 (21) 2859990/18-25 с присоод инением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К.

G 01 Т 1/16

G 01 Т 5/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.02.82. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 15.02.82 (53) УДК 621.387.424 (088.8) В. В. Ямпольский, В. Г, Фирстов и С. А. Воронин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ

КРИТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТЯЖЕЛОЙ

ЗАРЯЖЕННОЙ ЧАСТИЦЫ

Предлагаемое изобретение относится к технике измерения параметров тяжелых заряженных частиц.

Известен способ трековой регистрации заряженных частиц Il), в таких измерениях очень важно знать величину критической энергии;

Ближайшим к заявляемому являетсп способ определения величины критической энергии тяжелой заряженной частицы для создания эффекта избирательного травления по следу частицы в диэлектрическом трековом детекторе, включающий определение расстояния, пройденного тяжелой заряженной частицы в веществе, достаточного для снижения ее энергии до критической величины (2).

Способ сводится к определению толщины поглотителя, после прохождения которой тяжелая заряженная частица имеет энергию, равную критической, для создания эффекта избирательного травления по следу частицы в диэлектрическом трековом детекторе. Для этой цели между тонким источником тяжелых заряженных частиц и диэлектрическим трековым детектором, находящимися на некотором расстоянии друг от друга в вакуумной камере при давлении

10- мм рт. ст., помешают поглощающую полимерную пленку. После травления диэлектрического трекового детектора определяют плотность зарегистрированных треков тяжелых заряженных частиц и строят график зависимости плотности зарегистри5 рованных треков от расстояния от проекции центра источника. Полученные на графике точки соответствуют толщине поглотителя, снижающей энергию тяжелой заряженной частицы до критической величины для соз1р дания эффекта избирательного травления по следу частицы в диэлектрическом трековом детекторе. Зная толщину поглотителя, по формуле Бетте методом иттераций определяют величину критической энергии тя15 желой заряженной частицы.

Недостатком данного технического решения является низкая точность определения толщины поглотителя, достаточной для

20 снижения энергии тяжелой заряженной частицы до критической величины для создания эффекта избирательного травления по следу частицы. Это обусловлено тем, что на положение точек оказывают влияние тя25 желые заряженные частицы, образованные в результате процесса рассеяния на краю источника и/или эффекта самопоглощения в материал источника; локальные изменения толщины поглощающей пленки; условия

Зр травления (концентрация травящего раст822646

3 вора и его температура, а особенно время травления).

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности определения величины критической энергии тяжелой заряженной частицы путем повышения точности определения толщины поглотителя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения величины критической энергии тяжелой заряженной частицы для создания эффекта избирательного травления по следу частицы в диэлектрическом трековом детекторе, включающем определение расстояния, пройденного тяжелой заряженной частицы в веществе, достаточного для снижения ее энергии до критической величины, последовательно экспонируют на воздухе сергпо детекторов прн неизменном времени экспонирования, причем расстояние между источником тяжелых заряженных частиц и детектором дискретно увеличивают от экспозиции к экспозиции вплоть до величины пробега тяжелой заряженной частицы в воздухе, для иоследней экспозиции устанавливают минимальнос время травления и одновременно травят серию экспонированных детекторов в растворе щелочи в течение установленного минимального времени, для каждого детектора определяют плотность зарегистрированных треков тяжелых заряженных частиц и определяют расстояние r>, пройденное тяжелой заряженной частицей в воздухе и достаточное для снижения ее энергии до критической величины, исходя из соотношений:

0 макс!» — — =1, приr,>г, »» Г макс где i принимает значения {к, к+1, ..., и };

) 1 при г»(r,, О» « "макс где i принимает значения, (1, 2, ... к — 2, к — 1,} где D„„„— плотность треков тяжелых заряженных частиц, зарегистрированных диэлектрическим трековым детектором, удаленным от источника тяжелых заряженных частиц на расстояние r„„, D, — плотность треков тяжелых заряженных частиц, зарегистрированных диэлектрическим трековым детектором, удаленным от источника тяжелых заряженных частиц на расстояние г,, которое изменяется от 0 до r ñ ростом

»>

» — индекс, определяющий последовательность экспонирования серии детекторов, изменяющийся от 1 до г» (1, 2, ..., к — 1, к, ..., n); г „„„— расстояние, соотвегствующес максимально возможному удалению источника тяжелых заря2

D3s

=1

,}...— при r». ) r,, где» принимает значения от кдо 38

{к, к+1 ...38};

„2

", (", )1 при r,) «1О, где» принимает значения от1док — 1{1,2,,к — 2,к — 1 }

60 Затем для устранения влияния самопоглощения ññ-излучения в материале источника и рассеяния а-излучения на краю источника вместо D38 и г38 подставляют в выражение для функции f(r; ) значения D,. и r,, 55 участок зависимости j(r, ) для значений от женных частиц от детектора

«(» r»)» макс

«а — расстояние, пройденное тяжелой заряженной частицей в веществе

5 и достаточное для снижения ее энергии до критической величины.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, следующим образом для определения величины критической энергии с»-:истицы для создания эффекта избирательного травления по следу частицы в трековом детекторс из нитрат-целлюлозы. Последовательно экспонируют на воздухе серию детекторов в течение неизменного врсмени экспонирования (достаточно для создания на поверхности детектора потока и-частиц порядка 10" — 10 v.-частиц (см при первом экспонировании), причем расстояние о между тонким источником с»-частиц и детектором дискретно увеличивают от экспозиции к экспозиции с шагом 0,025 R (пробег »-частицы данной энергии в воздухе) вплоть до величины пробега а-частицы данной энергии в воздухе. При расстоянии между источником н детектором, равном 0,95 К, экспонируют порядка 10 детекторов в течение того же времени, что и всю серию детекторов, и экспериментально устанавлива8 1 ют минимальнос время травления (в течение которого диаметр протравленного трека достигнет предела разрешения светового микроскопа — 1 мкм), проводя травления детекторов в 6,25 н. растворе ХаОН при

З5 температуре 40 — 50 С, изменяя время травления в диапазоне от 10 до 60 с с шагом

5 с. Затем одновременно травят всю серию экспонированных детекторов в растворе щелочи в течение установленного минималь40 ного времени травления. Для каждого детектора определяют плотность зарегистрированных треков а-частиц, строят зависи«2

D макс мость /(г, ) =,, определяют рас45 макс стояние «8, пройденное о.-частицей в воздухе и достаточное для снижения ее энергии до критической величины, исходя из соотношений:

r, 6 до r, перестраивают вновь и определяют fp — истинное расстояние, пройденное я-частицей в воздухе и достаточное для сии>кения ее энергии до критической величины, исходя из соотношений: при r2.2„гдс i принимает знаР; р - „. чения )П2, ...> к — 1, к J; — ) 1

L>x - при r,

D; rÄ:- чения )к — б к — 5, ..., m — 1 J.

Толщина поглотителя, достаточная для сни>кения энергии и-частицы до критической величины, определенная по аналогичному способу (по прототипу), равна 19,8 мкм +

+ +1,3 мкм, а толщина поглотителя, определенная по предлагаемому способу, равна

24,4 мм + 0,8 мм.

Отношение относительной погрешности определения толщины поглотителя,,полу/ ченной по прототипу, к относительной погрешности определения толщины поглотителя, полученной по предлагаемому способу для определения толщины поглотителя, достаточной для снижения энергии а-частицы до критической величины для создания эффекта избирательного травления по следу частицы в трековом детекторе из нитратцеллюлозы, равно 2, что приводит к получению следующих величин критической энергии и-частицы для создания эффекта избирательного травления по следу частицы в трековом детекторе из нитрат-целлюлозы;

3,0+ 0,2 мэ — величина, определенная по аналогичному способу;

2,9 + 0,1 мэ — величина, определенная по предлагаемому способу.

Положительный эффект при определении толщины поглотителя; достаточной для снижения энергии тяжелой заряженной частицы до критической величины, достигается за счет использования в качестве поглотителя, снижающего энергию тяжелых заряженных частиц, воздуха, что позволяет избежать локальных изменений толщины поглотителя, достигающих 10;" от толщины поглотителя, и устранить влияние степени разряжения в экспозиционной камере; выбором времени травления, исходя из условия, что за это время диаметр трека, образованного тяжелой заряженной частицей, имеющей энергию, заведомо меньшую критической, достигнет предела обнаружения в оптическом микроскопе; устранения влияния рассеяния тяжелых заряженных частиц на краю источника и эффекта самопоглощения в материале источника, которое обеспечивается возможностью проведения дополнительной коррекции определенной толщины поглотителя.

Формула изобретения

Способ определения величины критичсской энергии тяжелой заряженной частицы для создания эффекта избирательного трав45

55 ления по следу частицы в диэлектрическом трековом детекторе, включающий определение расстояния, пройденного тяжелой заряженной частицей в веществе, достаточного для снижения се энергии до критической величины, отличающийся тем, IT0 с целью повышения точности определения величины критической энергии тяжелой заряженной частицы путем повышения точI0 ности определения толщины поглотителя, достаточной для снижения энергии тяжелой заряженной частицы до критической величпны, последовательно экспонируют на воздухе серию детекторов при неизменном времени экспонирования, причем расстояние между. источником тяжелых заряженных частиц и детектором дискретно увеличивают от экспозиции к экспозиции вплоть до величины пробега тя>келой заряженной частицы в воздухе, для последней экспозиции устанавливают минимальное время травления, одновременно травят серию экспонпрованных детекторов в растворе щелочи в течение устаноьленного минимального времени, для каждого детектора определяют плотность зарегистрированных треков тяжелых заряженных частиц и определяют расстояние, пройденное тяжелой заря>кенной частицей в веществе и достаточное для

50 снижения ее энергии до критической величины, исходя из соотношений:

D c макс ПРИ Г; 2, ГДЕ 2 ПРИНИМаЕт

D2 r- „,,,„. значения ) к, к+1, ..., и ), З5 при " < " "" прини

r. 1 значения

{1 2,...,к — 2,к — 1) где D „,„„,,— плотность треков тяжелых заряженных частиц, зарегистрирован40 ных диэлектрическим трековым детектором, удаленным от источника тяжелых заряженных частиц на расстояние r„„, 0, — плотность треков тяжелых заряженных частиц, зарегистрированных диэлектрическим трековым детектором, удаленным от источника тяжелых заряженных частиц на расстояние r которое

50 изменяется от 0 до r „„с ростом

2; — индекс, определяющий последовательность экспонирования серии детекторов, изменяющийся от

1доп (1,2, „к — 1,к,...,n); — расстояние, соответствующее максимально возможному удалению источника тяжелых заряжен ных частиц от детектора, r(;=„) =

60 — Г макс — расстояние, пройденное тяжелой заряженной частицей в веществе и достаточное для снижения ее энергии до критической величи55 ны, 822646

Составптсль В. Макаров

Редактор С, Титова Тсхред Л. Куклина Корректоры: Н. Федорова и Т. Трушкина

Изд. № 114 Тираж 719

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Подписное

Заказ 1286

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

Источниии,информации, принятые во внимание прои экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 625172, кл. G 01 Т 5/12, 1977.

2. Н. Hasegawa et al «Alpha Perticle

Traik Detection with Celluloid Films» Radiosotopes, 1968, vol. 17, N 9, р. 11 — 14. (прототип) .